緊鄰高壓電力管廊錨桿設(shè)計(jì)與施工研究

劉 濤 劉煥存 宋 斌

(中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098)

近年來，隨著我國城市化的高速發(fā)展，建設(shè)用地越來越緊張，尤其在北京等一線城市，基坑設(shè)計(jì)與施工受周邊環(huán)境條件約束越發(fā)明顯，基坑周邊時(shí)常埋設(shè)有電力井、污水井、自來水井等，基坑設(shè)計(jì)時(shí)需要加設(shè)1道～2道錨桿才能達(dá)到控制變形的目的，距離基坑較近的周邊管井管線給錨桿設(shè)計(jì)與施工帶來較大困難。錨桿設(shè)計(jì)與施工必須避開這些周邊管井和管線，如何安全有效地規(guī)避開這些管井管線成為較大困難。汪曉峰等通過數(shù)值軟件模擬研究了如何保護(hù)基坑周邊管井管線[1-7]，王守明等介紹了地下綜合管廊不均勻沉降的危害及使用錨桿靜壓樁處理的方法[8-13]，但是對(duì)錨桿如何有效避開這些管廊管線的研究較少。本文總結(jié)了北京某深基坑?xùn)|西兩側(cè)存在埋設(shè)深度(6.0 m～9.0 m)、上下起伏較大(高差2.0 m)，寬度2.5 m，且緊鄰基坑邊線(4.0 m～10.0 m)的高壓電力管廊情況下，錨桿避開管廊的設(shè)計(jì)與施工處理措施，為類似工程提供參考。

1 工程概況

擬建建筑物是地下2層、地上9層的群體建筑群，基坑深度8 m～10 m，基坑長約320 m，寬約230 m，基坑支護(hù)采用樁錨+高壓旋噴樁止水帷幕結(jié)構(gòu)體系；其中基坑?xùn)|西兩側(cè)存在電力局的高壓電力管廊，距離基坑上口線最近的只有4 m，基坑具體位置及與已建建筑物相對(duì)關(guān)系如圖1所示，高壓電力管廊內(nèi)部圖如圖2，圖3所示。

2 工程地質(zhì)情況

場地表層為人工填土層，其下為新近沉積層、一般第四系沖洪積層(Qal+pl)，巖性主要以黏性土、粉土、砂土為主，基坑支護(hù)影響深度范圍內(nèi)主要由粉細(xì)砂及粉質(zhì)黏土組成。土層主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 土層主要設(shè)計(jì)參數(shù)

本基坑工程深度范圍內(nèi)存在一層地下水，在坑底標(biāo)高以上2.0 m～4.5 m，主要含水層為②層粉細(xì)砂、②2粉質(zhì)黏土，地層以及水位見圖4。

3 緊鄰高壓電力管廊區(qū)域支護(hù)方式機(jī)理分析

由于高壓電力管廊距離邊坡上口線最近約4.0 m，且基坑深度8.0 m～10.0 m,圍擋已經(jīng)建成無法拆除，圍擋距離邊坡上口線最近1.0 m，無放坡空間，經(jīng)過計(jì)算，采取樁錨+高壓旋噴樁止水支護(hù)形式，錨桿長度需要在20.0 m以上才能滿足建筑物變形及基坑穩(wěn)定性要求，且錨桿設(shè)計(jì)標(biāo)高、角度和錨桿長度需要反復(fù)調(diào)整來避開高壓電力管廊，即考慮錨桿標(biāo)高降低角度不變錨桿加長，或標(biāo)高不變角度增大錨桿加長，或標(biāo)高降低角度增大錨桿長度不變，或標(biāo)高降低角度增大錨桿加長。

4 基坑支護(hù)電管廊錨桿設(shè)計(jì)方案

基坑高壓電力管廊一般區(qū)域(電力管廊距離基坑支護(hù)上口線10.0 m以上)采用護(hù)坡樁+錨桿，護(hù)坡樁樁徑0.6 m，樁間距1.1 m，錨桿標(biāo)高27.0 m，角度15°,錨桿總長度20.0 m，自由段5.0 m，錨固段15.0 m；止水帷幕采用三重管高壓旋噴樁，樁徑0.9 m，間距1.1 m，咬合0.2 m，具體支護(hù)方式如圖5所示。

基坑西側(cè)邊坡上口線距離高壓電力管廊最小距離為4.1 m，電力管溝埋深6.7 m，為避免錨桿穿透高壓電力管廊及滿足基坑變形要求，通過深基坑理正軟件和幾何圖形反復(fù)計(jì)算和調(diào)整，將錨桿設(shè)計(jì)標(biāo)高降至26.0 m，角度變大調(diào)為25°，錨桿長度增至23.0 m，確定最終設(shè)計(jì)參數(shù)，具體支護(hù)方式如圖6所示。

基坑?xùn)|側(cè)邊坡上口線距離高壓電力管廊距離為6.9 m～9.1 m，電力管廊埋深6.9 m～7.8 m，最小距離6.9 m，埋深7.8 m的錨桿設(shè)計(jì)原則與西側(cè)錨桿一樣，故而東側(cè)選擇了最大距離9.1 m，埋深6.9 m的位置，通過深基坑理正軟件和幾何圖形反復(fù)計(jì)算和調(diào)整，設(shè)計(jì)標(biāo)高為27.0 m，角度調(diào)大為20°，錨桿長度增至22.0 m，具體支護(hù)方式如圖7所示。

5 緊鄰高壓電力管廊支護(hù)效果評(píng)價(jià)

東西兩側(cè)錨桿在管理人員和施工單位作業(yè)人員一對(duì)一配合的情況下進(jìn)行施工，在理論和實(shí)踐中精準(zhǔn)控制錨桿施工標(biāo)高、傾斜角度和錨桿長度，直至600余根錨桿全部施工完成，期間僅有一根錨桿在施工時(shí)碰到高壓電力管廊外壁，施工人員及時(shí)通知管理人員，在與設(shè)計(jì)單位及時(shí)溝通后，通過修正角度和長度后繼續(xù)施工，順利避開高壓電力管廊，取得較好的施工效果，如圖8所示。

基坑開挖時(shí)護(hù)坡樁和錨桿會(huì)產(chǎn)生一定的變形，變形過大就會(huì)對(duì)高壓電力管廊產(chǎn)生影響，在基坑施工過程中對(duì)基坑頂部的豎向位移、水平位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)深部水平位移和錨桿拉力監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行記錄。對(duì)水平位移和豎向位移監(jiān)測分別取3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)、連續(xù)監(jiān)測觀察1年 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，研究分析得到支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和豎向位移變化均在2 cm以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)高壓電力管廊影響較小；支護(hù)結(jié)構(gòu)深部水平位移1年以內(nèi)的變化值在1.5 cm以內(nèi)，錨桿的拉力變化值逐漸趨于穩(wěn)定值，且拉力值在80%控制值以內(nèi)，均表明基坑變形對(duì)高壓電力管廊的影響在可控范圍之內(nèi)，如圖9～圖12所示。

在保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的前提下，同時(shí)在基坑?xùn)|西兩側(cè)的高壓電力管廊井蓋附近位置布置監(jiān)測點(diǎn)，對(duì)高壓電力管廊的沉降進(jìn)行監(jiān)測，取距離基坑位置較近的管廊井蓋附近的3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)、通過對(duì)連續(xù)監(jiān)測1年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，得到此3處位置高壓電力管廊的豎向位移變化在2 cm以內(nèi)，錨桿施工對(duì)高壓電力管廊的影響較小，如圖13所示。

6 總結(jié)與結(jié)論

1)為避開高壓電力管廊，錨桿設(shè)計(jì)標(biāo)高、角度和錨桿長度經(jīng)過理正軟件計(jì)算、反復(fù)調(diào)整，即考慮錨桿標(biāo)高降低角度不變錨桿加長，或標(biāo)高不變角度增大錨桿加長，或標(biāo)高降低角度增大錨桿不變，或標(biāo)高降低角度增大錨桿加長，確定最終設(shè)計(jì)參數(shù)，取得較好設(shè)計(jì)效果；2)現(xiàn)場施工采取一對(duì)一專人監(jiān)管模式，施工期間僅有一根錨桿在施工時(shí)碰到電管廊外壁，施工人員及時(shí)通知管理人員，在與設(shè)計(jì)方溝通后，修正角度和長度繼續(xù)施工，順利避開高壓電力管廊，取得較好的施工效果；3)通過對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)各監(jiān)測點(diǎn)1年的時(shí)間監(jiān)測，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、豎向位移、深層水平位移以及錨桿拉力變化值均在設(shè)計(jì)要求控制范圍以內(nèi)，且通過對(duì)距離基坑周邊最近的高壓電力管廊的沉降監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)周邊高壓電力管廊無明顯變形，施工效果反應(yīng)良好；4)設(shè)計(jì)理念與施工過程管控方法取得較好效果，為類似工程提供參考。